木結構的防腐防蟲和防火
正文
保證木材耐久性的必要措施。防腐 木材腐朽是受木腐菌侵害的結果。木腐菌體內的水解酶能將組成木材細胞壁的纖維素、木質素及細胞內含物分解作為養料，使木材的強度逐漸降低，直至失去全部承載能力。
木腐菌的生長必須同時具備下列三個條件：木材含水率高於18％；溫度在 2～35°C的範圍內；有氧氣供應。如能去除其中之一，即可防止腐朽。中國有“千年不爛井底木”的古話，是說明木材在水中缺氧而不腐。木結構與人類生活分不開，溫度和氧氣無法排除，只能將木材含水率控制在18％以內，即使其處於乾燥狀態，防止木腐菌的侵蝕。因此，要求木結構各個部分，特別是支座節點等關鍵部位，要處於通風良好的條件下，即使一時受潮，也能及時風乾。故在設計木結構時，首先要考慮結構的構造防腐措施：如設定隔溫頂棚的木屋蓋，必須將頂棚吊在木屋架下弦下面，並使下弦底面與隔溫層保持一定距離，使整個屋架位於同一溫度場內。如將隔溫層置於木屋架下弦之上，則只好將屋架的支座節點砌在牆內，構成封閉的空間，以保證隔溫層下面的正溫度場的良好效果。但當屋檐稍有滲漏，就能浸濕支座節點，由於處於封閉狀態，難以短期風乾。木材只要在一定的時間內含水率高於18％,木腐菌就能生長,而木腐菌在繁殖過程中將要排出數倍於原來用以維持生長的水分，濕潤毗鄰的木材，產生惡性循環，使腐朽蔓延。過去不少木屋架的支座節點曾因此而嚴重腐朽毀壞，甚至引起整個屋蓋的塌倒。
埋入土中的木電桿或木樁，在土層表面上、下一個區段內，被土中的水分侵濕，又有氧氣供應，所以遭致腐朽。深埋於土中的部分不腐的原因是缺氧。地表以上較高部分不腐的原因是缺水（即含水率低於18％）。因此，對於經常受潮或間歇受潮的木結構或構件，以及不得不封閉在牆內的木樑端頭或木磚等，都必須用防腐劑處理以防木腐菌繁殖生長。
防腐劑是由具有一定毒性的化學品配製的，分水溶性、油溶性、油類及漿膏等幾種。對於經常受潮的木構件,宜採用屬於油類防腐劑的混合防腐油，也稱蒽油,由煤雜酚油（即木材防腐油）和煤焦油配製，遇水不易流失，藥效較長。瀝青在外觀上呈黑色粘滯狀，與蒽油類似,常被誤用作防腐劑。但瀝青只能防水而不能防腐,用瀝青塗在未經乾燥的木材上，則適得其反，阻礙了木材的風乾。
不同的樹種木材，由於細胞的內含物不同其耐腐性也有差別。馬尾松、樺木等即屬於耐腐性差的樹種。對於同一樹種的木材，邊材較心材易腐，所以邊材所占比率較大的樹種，其耐腐性也較差。當採用這些樹種的木材製作木結構時，均套用防腐劑處理。
防蟲 蛀蝕木材的昆蟲主要有白蟻和甲蟲。白蟻的危害較甲蟲廣泛而嚴重。
白蟻是一種活動隱蔽，過群體生活的昆蟲。在世界上共有2000多種，在中國也有近百種之多，主要分布於長江流域和南方溫暖潮濕地區。白蟻以木材為主要食料，也離不開水分，且其生活有畏光性，到巢外取食，都在泥土築成的蟻路中行進。故常在有木構件或木製品而靠近水源的地方築巢。因此廚房、浴室等處陰暗潮濕部位的木構件最易受白蟻蛀蝕。
在中國常見的危害木材的甲蟲是家天牛、家茸天牛、粉蠹和長蠹。天牛以木材的纖維為食，幼蟲在木材內蛀成坑道，老熟後在坑道末端成蛹，成蟲羽化後向外咬一橢圓形孔飛出。主要危害木麻黃等闊葉樹材。粉蠹及長蠹以木材的澱粉和醣類為食，故以危害闊葉樹材的邊材為主。成蟲喜在木材表面的管孔中產卵。因此管孔較大的櫟木、山核桃、刺槐等樹種受害最烈。幼蟲將木材內部蛀成粉末狀，只剩下一層薄薄的外殼，表面上小蟲眼密布，其周圍常有粉末狀蛀屑。
甲蟲主要侵害含水率較低的乾燥木材，而白蟻對潮濕的木材為害較烈。所以採取構造上的防潮措施，使木構件與水源隔斷,對減小白蟻的危害,有一定的效果。但構造上的防潮對防蟲僅是一種輔助措施，凡是有白蟻或甲蟲的地區，木結構和木製品均套用防蟲藥劑處理。
楠木、紫檀、柚木等樹種有較強的抗白蟻性，杉木、柳杉、樟木等也有一定的抗白蟻性，但多數樹種木材皆易受白蟻危害，如馬尾松最易受白蟻蛀蝕。所以對於易受白蟻危害的樹種木材製作的木結構或木製品，都要用防蟲藥劑處理。
為了保證木結構的耐久性，目前世界各國都採用既能防腐又能防蟲的藥劑。如用硼酸、硼砂和五氯酚鈉配製的硼酚合劑，是一種水溶性的藥劑，可將木構件浸泡在藥劑的水溶液中，若每立方米木材能吸收4.5～6千克的藥劑(乾劑重量)，則能達到防腐防蟲的目的。由於這種藥劑遇水容易流失，故只宜用於不受潮的木構件。對易受潮的木構件，則應採用油溶性的五氯酚、林丹合劑。
防火 對木結構及其構件的防火主要是測定其耐火極限，並根據建築物耐火等級的要求，採取提高木構件耐火極限的措施。木構件的耐火極限，是指某種構件在專門的爐中,按模擬火災溫度(700～1000°C)的火焰進行燃燒，從開始到失去其原有的功能（對承重構件就是失去承載能力）的時間。如用厚度為 5厘米的方木膠合的門扇，其耐火極限為 1小時；截面為17×17厘米的木樑，其應力達到10兆帕，耐火極限為40分鐘；截面為15×15厘米，高3.5米，應力達到4兆帕的木柱，25分鐘後才破壞；而截面為29×29厘米的木柱，應力達6 兆帕，50分鐘後才破壞。由此可見，木構件是具有一定的耐火性能，特別是截面較大的構件。這是因為木材是由中空的細胞組成，熱導率較小。並且木材在燃燒過程中，在表面形成一層木炭，而木炭也有良好的隔熱性能，因而減慢了木材的熱分解。
木構件在火災作用下，前2分鐘是著火燃燒,在此後的8分鐘內的炭化速率約為每分鐘0.8毫米，由於形成木炭層,在這以後炭化速率減慢到每分鐘0.6毫米。不同樹種的炭化速率有一定的差別。木構件的耐火極限，除試驗測定外，還可以根據已掌握的不同樹種的炭化速率進行估算。
對於無保護層的木構件來說，應儘量採用截面尺寸較大的整體木構件,以提高耐火極限。試驗證明,層板膠合構件的耐火性能與整體截面的木構件相似。所以採用截面大的層板膠合木結構，有利於防火。提高木結構的耐火極限有兩個途徑,一是加抹灰層或石膏板,如30×30厘米的木柱加2.5厘米的鋼絲網抹灰層,其耐火極限可提高到1.5小時,另一是採用防火藥劑浸注或塗防火漆，如丙烯酸乳膠防火漆，在100～200°C的溫度下能分解出磷酸使木材脫水炭化,減少可燃氣體的形成，在250°C左右能膨脹起泡，形成蜂窩狀的防火隔熱層，做到小火不燃，以防止初期火災的擴展，一經離開火焰即能自行熄滅。
